JP2014521543A - Power system for ships - Google Patents

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Abstract

船舶の自動船位保持のための電力システム(3)が提示される。本明細書に開示する電力システムは、燃焼機関駆動式発電機における、燃料消費率を低減し、炭素沈着物堆積およびシリンダボア内グレージングのリスクを低減するとともに、いくつかの自動船位保持のクラスのための停電に対する十分な保護を提供する。前記電力システム(3)は、第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)と、第2の燃焼機関駆動式発電機(G2)と、バッテリユニット(11)と、前記バッテリユニット(11)から前記船舶(1)へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニット(9)とを備え、前記電力システム(3)の第1の動作状態においては、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)のみが、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)が不具合に陥っている第2の動作状態においては、前記第2の燃焼機関駆動式発電機(G2)が、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記コンバータユニット(9)は、前記第1の動作状態から前記第2の動作状態への遷移の間に前記船舶へ電力を供給するべく構成される。いくつかの上述の電力システム(3)を備えるシステムである、区分型電力システム(2)も提示される。
【選択図】図2
A power system (3) for automatically maintaining the ship's position is presented. The power system disclosed herein reduces the fuel consumption rate, reduces the risk of carbon deposit accumulation and glazing in cylinder bores in combustion engine driven generators, as well as for some automatic ship position classes. Provide sufficient protection against power outages. The electric power system (3) includes a first combustion engine driven generator (G1), a second combustion engine driven generator (G2), a battery unit (11), and the battery unit (11). A converter unit (9) configured to supply power to the ship (1), and in the first operating state of the power system (3), the first combustion engine driven generator (G1) ) Is configured to supply power to the vessel, and in the second operating state where the first combustion engine driven generator (G1) is in trouble, the second combustion engine driven type A generator (G2) is configured to supply power to the ship, and the converter unit (9) supplies power to the ship during the transition from the first operating state to the second operating state. Configured to supply. Also presented is a segmented power system (2), which is a system comprising several of the above-described power systems (3).
[Selection] Figure 2

Description

本開示は、船舶のための電力システム、特に、船舶の自動船位保持のための電力バックアップを提供する電力システムに関する。本開示はさらに、そのような電力システムを少なくとも2つ備える区分型電力システムに関する。   The present disclosure relates to a power system for a ship, and more particularly to a power system that provides a power backup for automatic ship position maintenance. The present disclosure further relates to a segmented power system comprising at least two such power systems.

自動船位保持(DP)は、一般には船舶の推進手段によって船舶の位置および進行方向を維持する方法である。自動船位保持を利用している船舶には、セミサブマーシブル型リグおよび掘削船が含まれる。   Automatic ship position maintenance (DP) is generally a method of maintaining the position and traveling direction of a ship by means of the ship's propulsion. Ships utilizing automatic ship position retention include semi-submersible rigs and drilling vessels.

自動船位保持船舶のための安全に関する規則が制定されている。これらの規則には、クラスDP1、DP2、およびDP3が定められている。DP2およびDP3の船舶のためのクラス規則では、一度の故障の後にも位置が維持されなければならないとされている。実際には、これは停電の発生が許容されないことを意味する。これを達成するため、DPの船舶は、通常、開放バス連絡器を備えた分割されたバス構成において稼働される。セミサブマーシブル型リグの場合、これは一般には2分割された構成を意味し、掘削船の場合は3分割された構成を意味する。これらの構成は、停電を防止するためには十分で、大部分の環境条件下でのDP2およびDP3動作に対するクラス要件を満たすものである。   Safety rules have been established for self-maintained vessels. These rules define classes DP1, DP2, and DP3. The class rules for DP2 and DP3 ships state that the position must be maintained after a single failure. In practice, this means that a power outage is not allowed. To accomplish this, DP ships are typically operated in a split bus configuration with an open bus connector. In the case of a semi-submersible rig, this generally means a configuration divided into two, and in the case of an excavating ship, it means a configuration divided into three. These configurations are sufficient to prevent power outages and meet class requirements for DP2 and DP3 operation under most environmental conditions.

リグは、分割されたバス構成によって提供される冗長性に加えて、余分の冗長性をもって運転されることが多い。いくつかのリグオペレータは、DPの動作中に各分割領域において少なくとも2つの発電機が稼働するリグを提供し、各分割領域内での部分的な停電リスクを最小化している。しかし、複数の稼働発電機を備える構成はいくつかの欠点を有する。   The rig is often operated with extra redundancy in addition to the redundancy provided by the split bus configuration. Some rig operators provide a rig with at least two generators operating in each split region during DP operation, minimizing partial blackout risk in each split region. However, the configuration with a plurality of operating generators has several drawbacks.

本発明者は、各分割領域に複数の稼働発電機を有する構成での発電機に対する負荷は、通常の動作において典型的には15〜20%もの低い水準である、という知見を得た。   The inventor has found that the load on the generator in the configuration having a plurality of operating generators in each divided region is typically as low as 15 to 20% in normal operation.

低負荷での動作には、いくつかの不都合がある。例えば、そのような動作は効率が悪く、結果的にディーゼル発電機のディーゼルエンジンの燃料消費率が高くなる。さらに、CO、NO、SOおよび粒子状物質排出が増大し、ディーゼルエンジンでの炭素堆積およびシリンダボア内グレージングのリスクも高くなる。 There are several disadvantages to operating at low loads. For example, such operation is inefficient and results in a high fuel consumption rate of the diesel engine of the diesel generator. In addition, CO 2 , NO x , SO x and particulate matter emissions increase, and the risk of carbon deposition and cylinder bore glazing in diesel engines increases.

上記の点に鑑み、本開示の目的は、炭素沈着物の堆積およびシリンダボア内グレージングのリスクを低減させつつ、部分的および完全な停電に対して十分なレベルのロバスト性を有するDP船舶のための電力システムを提供することにある。   In view of the above, the objective of the present disclosure is for a DP vessel having a sufficient level of robustness against partial and complete power outages while reducing the risk of carbon deposit accumulation and glazing in cylinder bores. It is to provide a power system.

本開示の別の目的は、燃料消費率および環境への汚染物質の排出を低減させることである。   Another object of the present disclosure is to reduce fuel consumption rates and pollutant emissions to the environment.

したがって、本開示は、船舶の自動船位保持のための電力システムであって、第1の燃焼機関駆動式発電機と、第2の燃焼機関駆動式発電機と、バッテリユニットと、前記バッテリユニットから前記船舶へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニットとを備え、前記電力システムの第1の動作状態においては、前記第1の燃焼機関駆動式発電機のみが、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記第1の燃焼機関駆動式発電機が不具合に陥っている第2の動作状態においては、前記第2の燃焼機関駆動式発電機が、前記船舶へ電力を供給するべく構成され、前記コンバータユニットは、前記第1の動作状態から前記第2の動作状態への遷移の間に前記船舶へ電力を供給するべく構成される電力システムを提供する。   Accordingly, the present disclosure is an electric power system for maintaining a ship's automatic position, which includes a first combustion engine driven generator, a second combustion engine driven generator, a battery unit, and the battery unit. A converter unit configured to supply power to the ship, and in the first operating state of the power system, only the first combustion engine driven generator is to supply power to the ship. Configured, and in a second operating state where the first combustion engine driven generator is in failure, the second combustion engine driven generator is configured to supply power to the vessel, The converter unit provides a power system configured to supply power to the ship during a transition from the first operating state to the second operating state.

通常動作では少なくとも1つの燃焼機関駆動式発電機、例えば第2の燃焼機関駆動式発電機が非稼働で、したがって船舶に電力を供給しない電力システムを提供することによって、稼働燃焼機関駆動式発電機、すなわち第1の燃焼機関駆動式発電機の負荷が大きくなる。例えば、バス分割領域ごとに2つの発電機を備える構成の場合、稼働発電機、すなわち船舶にその自動船位保持のための電力を供給する発電機に対する負荷は2倍となる。発電機に対する負荷を大きくすることによって、燃料消費率が低減する。さらに、負荷が大きくなると炭素沈着物の堆積やシリンダボア内グレージングのリスクも低下する。   By providing a power system in which at least one combustion engine driven generator, for example a second combustion engine driven generator, is not in operation in normal operation and thus does not supply power to the ship, That is, the load of the first combustion engine driven generator is increased. For example, in the case of a configuration including two generators for each bus division region, the load on an operating generator, that is, a generator that supplies power for maintaining the automatic ship position to a ship is doubled. By increasing the load on the generator, the fuel consumption rate is reduced. Furthermore, when the load increases, the risk of carbon deposits and glazing in the cylinder bore also decreases.

通常動作では少なくとも1つの燃焼機関駆動式発電機が非稼働である電力システムを提供することによって、その電力システムのための全エンジン稼働時間の累積がより遅くなる。燃料消費が低いことで、燃料コストや有害物質の排出が低下する点が有利である。さらに、稼働時間の累積が遅くなり、炭素沈着物の堆積が低下し、シリンダボア内グレージングのリスクが低下することで、燃焼機関駆動式発電機のメンテナンス期間の間隔をかなり長期化させることも可能となる。   By providing a power system in which at least one combustion engine driven generator is not operating in normal operation, the accumulation of all engine operating hours for that power system is slower. The low fuel consumption is advantageous in that the fuel cost and emission of harmful substances are reduced. In addition, the accumulation of operating time is delayed, carbon deposit accumulation is reduced, and the risk of glazing in the cylinder bore is reduced, which makes it possible to considerably lengthen the maintenance period of the combustion engine driven generator. Become.

前記第1の動作状態は、前記第1の燃焼機関駆動式発電機が通常の動作モードにある状態でもよい。よって、前記第1の燃焼機関駆動式発電機が故障したとき、前記第2の燃焼機関駆動式発電機が動作を開始し、したがって前記船舶に電力を供給する。前記バッテリユニットおよび前記コンバータユニットにより、1つのバス分割領域において、前記第1の燃焼機関駆動式発電機の故障発生から、前記第2の動作状態で前記第2の燃焼機関駆動式発電機が動作開始するまでの時間での本質的に継続した電力供給が可能となる。したがって、前記バッテリユニットおよび前記コンバータユニットは、前記第1の動作状態と前記第2の動作状態との間の遷移において電力を供給するべく構成される。   The first operating state may be a state in which the first combustion engine driven generator is in a normal operating mode. Thus, when the first combustion engine driven generator fails, the second combustion engine driven generator begins to operate, thus supplying power to the vessel. Due to the battery unit and the converter unit, the second combustion engine driven generator operates in the second operating state from the occurrence of a failure of the first combustion engine driven generator in one bus division region. An essentially continuous power supply in the time to start is possible. Accordingly, the battery unit and the converter unit are configured to supply power in a transition between the first operating state and the second operating state.

バス分割領域は、本明細書において、分離されたバスまたはバスバー、すなわち他のバスまたはバスバーから1つまたは複数のバス連絡器、または断路器によって接続を断たれたバスと解釈される。   A bus division area is herein understood as a separate bus or bus bar, ie one or more bus connectors or buses disconnected from other buses or bus bars.

一実施形態はバスを備え、前記第1の燃焼機関駆動式発電機および前記第2の燃焼機関駆動式発電機が、前記バスに接続可能であり、前記コンバータユニットが、前記バスおよび前記バッテリユニットに接続可能である。   An embodiment includes a bus, the first combustion engine driven generator and the second combustion engine driven generator are connectable to the bus, and the converter unit is the bus and the battery unit. Can be connected to.

一実施形態は、回転変流機を備え、前記コンバータユニットが、前記回転変流機を介して前記バスに接続可能である。前記回転変流機によって、稼働発電機すなわち前記第1の燃焼機関駆動式発電機が遮断したとき、前記コンバータユニットが電力の供給を開始するまで、電力システム周波数および電圧を変動させずに維持することができる。特に、前記回転変流機の回転シャフトすなわちロータによって提供される慣性によって、変動のない維持を達成できる。   An embodiment includes a rotary current transformer, and the converter unit is connectable to the bus via the rotary current transformer. When the rotating current transformer shuts off the operating generator, i.e., the first combustion engine driven generator, the power system frequency and voltage are maintained unchanged until the converter unit starts to supply power. be able to. In particular, maintenance without fluctuations can be achieved by the inertia provided by the rotary shaft or rotor of the rotary current transformer.

一実施形態では、前記回転変流機は、前記回転変流機の回転シャフトを介して電気的に接続された、発電機および誘導機を備える。有利な点として、前記コンバータユニットは、可変周波数ドライブ装置を備えてもよく、それによって前記誘導モータの回転速度を制御することが可能となり、ゆえに発電機を介して船舶に供給される電力を制御することができ、例えば負荷変動の場合における電力システムの周波数変化を相殺することができる。したがって、前記コンバータユニットは、何らかの慣性力によって前記回転変流機の共通回転シャフトの回転が遅くなる前に船舶に電力を供給することができ、それによって継続した変動のない電力供給を船舶に対して提供することができる。前記回転変流機の発電機は、電力システムにおける電圧の変化を相殺することができる。したがって、部分的および完全な停電に対して十分なロバスト性を提供できる。部分的な停電とは、1つのバスまたはバス分割領域における停電すなわち電力供給の障害を意味するものと理解され、完全な停電とは、全てのバスまたはバス分割領域における停電すなわち電力供給の障害を意味する。   In one embodiment, the rotary current transformer comprises a generator and an induction machine that are electrically connected via a rotary shaft of the rotary current transformer. Advantageously, the converter unit may be equipped with a variable frequency drive device, which makes it possible to control the rotational speed of the induction motor and thus control the power supplied to the ship via the generator. For example, frequency changes of the power system in the case of load fluctuations can be offset. Therefore, the converter unit can supply power to the ship before the rotation of the common rotating shaft of the rotary current transformer is slowed down by some inertial force, thereby providing a continuous power supply without fluctuation to the ship. Can be provided. The generator of the rotary current transformer can cancel the voltage change in the power system. Thus, sufficient robustness can be provided for partial and complete power outages. A partial power outage is understood to mean a power outage or failure of power supply in one bus or bus partition area, and a complete power outage is a power outage or failure in power supply in all buses or bus partition areas. means.

一実施形態では、前記発電機が、MV同期発電機である。MV発電機すなわち中電圧発電機は、電力システムのバス分割領域に接続することができ、バス分割領域は、典型的には例えば11kVである中電圧バスである。   In one embodiment, the generator is an MV synchronous generator. The MV generator or medium voltage generator can be connected to the bus partition area of the power system, which is typically a medium voltage bus, for example 11 kV.

一実施形態では、前記誘導機が、LV誘導機である。LV誘導機すなわち低電圧誘導機は、前記コンバータユニットと前記回転変流機における発電機との間のインタフェースを提供し、発電機を駆動する。よって、LV誘導機は、LVコンバータユニットに接続することができる。一例として、LV誘導機は690V定格のものでよく、それは690Vで動作するように設計された低電圧コンバータユニットに接続することができる。それによって、一実施形態では、前記回転変流機とともに電力システムにおける電力バックアップ装置の一部を形成する前記コンバータユニットおよびバッテリユニットのために、既存の標準部品を利用することができる。   In one embodiment, the induction machine is an LV induction machine. An LV induction machine or low voltage induction machine provides an interface between the converter unit and the generator in the rotary current transformer to drive the generator. Therefore, the LV induction machine can be connected to the LV converter unit. As an example, the LV induction machine may be 690V rated, and it can be connected to a low voltage converter unit designed to operate at 690V. Thereby, in one embodiment, existing standard components can be utilized for the converter unit and battery unit that together with the rotary current transformer form part of a power backup device in a power system.

一実施形態において、前記誘導機が、前記コンバータユニットに接続可能であり、前記発電機が、前記バスに接続可能である。よって、前記発電機すなわち前記発電機のロータは、前記誘導機によって駆動される。具体的には、前記誘導機および前記発電機は、動力分配のための同じ回転シャフトを共有している。   In one embodiment, the induction machine is connectable to the converter unit and the generator is connectable to the bus. Therefore, the generator, that is, the rotor of the generator is driven by the induction machine. Specifically, the induction machine and the generator share the same rotating shaft for power distribution.

前記コンバータユニットは、好ましくはDC/ACコンバータ、すなわちバッテリユニットによって供給される直流を、誘導モータを制御するために利用される交流に変換するインバータを含む。   The converter unit preferably comprises a DC / AC converter, i.e. an inverter which converts the direct current supplied by the battery unit into an alternating current used to control the induction motor.

一実施形態では、前記コンバータユニットが、電力システム周波数が予め定められた閾値未満であるときに前記船舶に電力を供給するように適合されている。したがって、制御ユニットは、前記第1の動作状態と前記第2の動作状態との間の遷移の最中でも電力システムの電圧および周波数レベルを維持するために、前記コンバータユニットのスイッチング要素、すなわち半導体装置の適切なスイッチングを行うことができる。   In one embodiment, the converter unit is adapted to supply power to the vessel when a power system frequency is below a predetermined threshold. Therefore, the control unit is capable of switching the switching unit of the converter unit, i.e. the semiconductor device, in order to maintain the voltage and frequency level of the power system during the transition between the first operating state and the second operating state. Can be switched appropriately.

一実施形態では、前記コンバータユニットが、前記誘導モータの回転速度を制御するための可変周波数ドライブ装置を備える。   In one embodiment, the converter unit comprises a variable frequency drive device for controlling the rotational speed of the induction motor.

有利な形として、本明細書に開示する電力システムを少なくとも2つ、区分型電力システムにおいて利用することができる。この目的のため、前記区分型電力システムは、少なくとも2つの電力システムと、少なくとも1つのバス連絡器とを備え、前記少なくとも2つの電力システムが、前記少なくとも1つのバス連絡器によって接続可能とされる。よって、区分型電力システムは、第1および第2の燃焼機関駆動式発電機のいくつかの組と、それに対応するバッテリユニットとコンバータユニットの組とを備える船舶の自動船位保持のための電力システムである。DP動作において、前記バス連絡器は、典型的には、故障の伝搬を1つのバス分割領域に限定するために開放される。この構成は、完全停電のリスクを低減するものであり、一般的にはセミサブマージ型リグおよび掘削船のために用いられる。   Advantageously, at least two of the power systems disclosed herein can be utilized in a segmented power system. For this purpose, the segmented power system comprises at least two power systems and at least one bus connector, the at least two power systems being connectable by the at least one bus connector. . Therefore, the segmented power system is a power system for automatically maintaining a ship's position that includes several sets of first and second combustion engine driven generators, and a corresponding battery unit and converter unit set. It is. In DP operation, the bus connector is typically opened to limit fault propagation to a single bus partition area. This configuration reduces the risk of complete blackouts and is typically used for semi-submerged rigs and drilling vessels.

好ましくは、海上船舶は、そのような区分型電力システムを備えることができる。   Preferably, a marine vessel can be equipped with such a segmented power system.

一般には、特許請求の範囲で使用される用語は全て、本明細書において他に明示的に定義をされない限り、当技術分野におけるそれらの通常の意味に従って解釈するものとする。「1つの/その要素、装置、部品、手段、過程等」という全ての言及は、他に明示的に記されていない限り、その要素、装置、部品、手段、過程等の少なくとも1つの例として、数量を限定せずに解釈するものとする。   In general, all terms used in the claims are to be interpreted according to their ordinary meaning in the art, unless explicitly defined otherwise herein. All references to “one / its elements, devices, parts, means, processes, etc.” are, unless expressly stated otherwise, as at least one example of such elements, equipment, parts, means, processes, etc. , And shall be interpreted without limiting the quantity.

本発明の概念を、例示として添付の図面のものを参照して説明する。   The concept of the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

水塊上において自動船位保持を行う船舶の上面図である。It is a top view of the ship which performs automatic ship position maintenance on a water mass. 2つの電力システムを備える区分型電力システムの概略的な線図である。1 is a schematic diagram of a segmented power system comprising two power systems. FIG. 図2の各電力システムのためのバックアップシステムの概略的な線図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a backup system for each power system of FIG. 2.

以下、本発明の概念を、ある一定の実施形態が示された添付の図面を参照して、より詳細に説明する。ただし、本明細書に開示された船舶および電力システムは、多くの異なる形態で実施することができ、以下に記載の実施形態に限定されるものと解釈すべきではない、ということに注意されたい。むしろ、これらの実施形態は例示として提示されたものであり、本開示は十分かつ完全なものであって、本発明の範囲を当業者に対し完全に伝達するものである。明細書全体を通して、類似の符号は類似の要素を表す。   The concept of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which certain embodiments are shown. However, it should be noted that the ship and power system disclosed herein may be implemented in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments described below. . Rather, these embodiments are presented by way of example, and this disclosure is thorough and complete, and fully conveys the scope of the invention to those skilled in the art. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

図1を参照すると海上船舶1が示されており、以下、これを船舶と称する。船舶1が、水塊Wの上にあるところが図示されており、船舶は、波の動きM、潮流、および風をも含む環境の効果によって力F1を受けている。   Referring to FIG. 1, a marine vessel 1 is shown, which is hereinafter referred to as a vessel. The place where the ship 1 is on the water mass W is shown, and the ship receives the force F1 due to the effects of the environment including wave motion M, tidal current, and wind.

船舶1は、位置および進行方向を制御する自動船位保持を利用した、例えば掘削船またはセミサブマーシブル型リグあるいは他の種類の船舶であってよい。   The vessel 1 may be, for example, a drilling vessel or a semi-submersible rig or other type of vessel using automatic ship position control that controls the position and direction of travel.

例示的な船舶1は、区分型電力システム2と、その区分型電力システム2に有効に接続されたスラスタ5a、5b、および7とを備える。船舶1は、センサシステムと、その船舶1に作用する力F1があったとしても船舶が位置および進行方向を維持するようにスラスタを制御する制御システムとをさらに備える。センサシステムおよび制御システムは、そのようなシステムが自動船位保持の目的に関してよく知られたものであるので、以下さらに詳細な説明はしない。   The exemplary ship 1 includes a segmented power system 2 and thrusters 5 a, 5 b, and 7 that are effectively connected to the segmented power system 2. The marine vessel 1 further includes a sensor system and a control system that controls the thruster so that the marine vessel maintains its position and traveling direction even when there is a force F1 acting on the marine vessel 1. Sensor systems and control systems will not be described in further detail below as such systems are well known for the purpose of automatic ship position maintenance.

さらに、船舶1は、以下より詳細に説明する、区分型電力システム2とともに使用するのに適した船舶の一例に過ぎないことに注意されたい。したがって、通常、区分型電力システム2が取り付けられる船舶は、図1の実施例に示すものとは異なるスラスタすなわち推進装置の構成を有するものであってもよい。さらに、区分型電力システム1の配置は、概略的なものであることに注意されたい。よって、区分型電力システム1は他の位置に配置すること、または分散配置された区分型電力システムの場合には他の複数の位置に配置することができる。   Furthermore, it should be noted that the vessel 1 is only one example of a vessel suitable for use with the segmented power system 2 described in more detail below. Accordingly, the ship to which the segmented power system 2 is normally attached may have a thruster or propulsion device configuration different from that shown in the embodiment of FIG. Furthermore, it should be noted that the arrangement of the segmented power system 1 is schematic. Therefore, the segmented power system 1 can be disposed at other positions, or can be disposed at a plurality of other positions in the case of segmented power systems that are distributed.

図1を参照すると、船舶1は、船舶1の船首において船舶1の長さ方向延長線を横断する向きに配置された船首スラスタ7と、2つのアジマススラスタ5aおよび5bとを有する。アジマススラスタ5aおよび5bは、船舶1の位置制御のため、それぞれ実質的に垂直な軸を中心として回転可能である。したがって、センサシステムが船舶1に加わった力F1を検知すると、制御システムが、力F1に対する反力F2およびF3を提供する推進力の発生のために、スラスタ5a、5b、および7に制御信号を供給する。このために、区分型電力システム2は、スラスタ5a、5b、および7に電力を供給するべく構成される。詳細には、区分型電力システム2は、後述するように、区分型電力システム2において発電機が故障した場合でさえも、船舶がその位置を保持できるよう船舶1のスラスタ5a、5b、および7のなかのいくつかまたは全てに電力を供給するべく構成される。   Referring to FIG. 1, a ship 1 includes a bow thruster 7 disposed at a bow of the ship 1 in a direction crossing a longitudinal extension line of the ship 1, and two azimuth thrusters 5 a and 5 b. The azimuth thrusters 5a and 5b can be rotated about a substantially vertical axis for controlling the position of the ship 1. Therefore, when the sensor system detects the force F1 applied to the ship 1, the control system sends control signals to the thrusters 5a, 5b, and 7 to generate a propulsive force that provides reaction forces F2 and F3 with respect to the force F1. Supply. For this purpose, the segmented power system 2 is configured to supply power to the thrusters 5a, 5b and 7. Specifically, as will be described later, the segmented power system 2 has the thrusters 5a, 5b, and 7 of the vessel 1 so that the vessel can maintain its position even when a generator fails in the segmented power system 2. Configured to supply power to some or all of the devices.

本明細書に提示された区分型電力システム2は、既存のバックアップ電力ソリューションと比較して燃料消費率および炭素沈着物堆積を低減しつつ、船舶1に対する安全な電力供給手段を提供する点で有利である。   The segmented power system 2 presented herein is advantageous in that it provides a safe power supply means for the vessel 1 while reducing fuel consumption and carbon deposit accumulation compared to existing backup power solutions. It is.

電力システムおよび区分型電力システムの例について、以下、より詳細に説明する。   Examples of the power system and the partitioned power system will be described in more detail below.

図2は、いくつかの電力システム3を備える区分型電力システム2の一実施例の線図を示す。好ましくは、区分型電力システム2は三相電力システムであるが、それより少ない、または多い相の変形例も可能であることを理解されたい。   FIG. 2 shows a diagram of one embodiment of a segmented power system 2 comprising several power systems 3. Preferably, the segmented power system 2 is a three-phase power system, but it should be understood that fewer or more phase variations are possible.

電力システム3のそれぞれは、ディーゼル発電機等の第1の燃焼機関駆動式発電機G1および第2の燃焼機関駆動式発電機G2を含む。他の実施例では、燃焼機関駆動式発電機G1およびG2は、ガスタービンまたは他の燃焼機関とすることができる。   Each of the electric power systems 3 includes a first combustion engine driven generator G1 such as a diesel generator and a second combustion engine driven generator G2. In other embodiments, the combustion engine driven generators G1 and G2 may be gas turbines or other combustion engines.

第1の燃焼機関駆動式発電機G1および第2の燃焼機関駆動式発電機G2のそれぞれは、燃焼機関駆動式エンジンと、燃焼機関駆動式エンジン等によって駆動されるロータを有する発電機とを備えており、それによって電流を供給する。   Each of the first combustion engine driven generator G1 and the second combustion engine driven generator G2 includes a combustion engine driven engine and a generator having a rotor driven by the combustion engine driven engine or the like. Thereby supplying current.

電力システム3のそれぞれは、コンバータユニット9およびバッテリユニット11を含む電力バックアップ装置10をさらに備える。コンバータユニット9は、船舶1に対する電力供給、詳細には自動船位保持の目的での船舶のスラスタに対する電力供給のため、バッテリユニットによって供給されるDC電力をAC電力に変換するべく構成される。   Each of the power systems 3 further includes a power backup device 10 including a converter unit 9 and a battery unit 11. The converter unit 9 is configured to convert DC power supplied by the battery unit into AC power for power supply to the ship 1, in particular for power supply to a ship thruster for the purpose of automatic ship position maintenance.

電力システム3のそれぞれはバス13を備えており、そのバス13には、第1の燃焼機関駆動式発電機G1および第2の燃焼機関駆動式発電機G2および電力バックアップ装置10が、第1の燃焼機関駆動式発電機G1および第2の燃焼機関駆動式発電機G2および電力バックアップ装置10のバス13に接続されるべきユニットを選択的に制御するために回路遮断器Dを介して接続可能である。一実施形態では、バス13は、11kVバスであってもよい。   Each of the electric power systems 3 includes a bus 13, in which a first combustion engine driven generator G 1, a second combustion engine driven generator G 2, and an electric power backup device 10 are provided. Connectable via circuit breaker D to selectively control units to be connected to bus 13 of combustion engine driven generator G1 and second combustion engine driven generator G2 and power backup device 10 is there. In one embodiment, the bus 13 may be an 11 kV bus.

さらに、回路遮断器Dは、第1の燃焼機関駆動式発電機G1および第2の燃焼機関駆動式発電機G2および電力バックアップ装置10のいずれかが不具合に陥っており遮断する必要がある場合に、それらのデバイスのいずれかの接続を断つために用いることができる。   Furthermore, the circuit breaker D is used when one of the first combustion engine driven generator G1, the second combustion engine driven generator G2, and the power backup device 10 is in trouble and needs to be interrupted. Can be used to disconnect any of those devices.

電力システム3の第1の動作状態では、第1の燃焼機関駆動式発電機G1はバス13に接続され、それによって船舶1およびそのスラスタに電力を供給することができる。電力バックアップ装置10も通常はバス13に接続され、それによってコンバータユニット9が船舶1に電力を供給することができる。詳細には、制御ユニット(図示せず)が、コンバータユニット9を制御するべく、すなわち第1の燃焼機関駆動式発電機が故障した場合に適切な電力補償が船舶に提供可能となるようにコンバータユニット9のスイッチング要素のスイッチングを制御するべく構成される。   In the first operating state of the power system 3, the first combustion engine driven generator G1 is connected to the bus 13 so that it can supply power to the ship 1 and its thrusters. The power backup device 10 is also usually connected to the bus 13 so that the converter unit 9 can supply power to the ship 1. In detail, a control unit (not shown) can control the converter unit 9, i.e. the converter so that appropriate power compensation can be provided to the ship if the first combustion engine driven generator fails. It is configured to control the switching of the switching elements of unit 9.

第1の燃焼機関駆動式発電機G1が不具合に陥っている状態である第2の動作状態では、第1の燃焼機関駆動式発電機G1を遮断、すなわち遮断器が第1の燃焼機関駆動式発電機G1のバス13からの接続を断つ。その後、船舶1に電力を供給可能とするために、予備発電機として機能する第2の燃焼機関駆動式発電機G2が稼働モードとされる。第1の燃焼機関駆動式発電機G1の故障発生から第2の燃焼機関駆動式発電機G2が稼働モードで電力を発生可能となるまでの時間に、電力バックアップ装置10がバッテリユニット11およびコンバータユニット9を介して船舶1に電力を供給する。それにより、発電機の故障中にも電力システム3の電圧レベルおよび周波数レベルを維持することができる。   In the second operation state, in which the first combustion engine driven generator G1 is in trouble, the first combustion engine driven generator G1 is cut off, that is, the circuit breaker is the first combustion engine driven type. The connection from the bus 13 of the generator G1 is cut off. Thereafter, in order to be able to supply power to the ship 1, the second combustion engine driven generator G2 functioning as a standby generator is set to the operation mode. The power backup device 10 is connected to the battery unit 11 and the converter unit during a period from when the failure of the first combustion engine driven generator G1 occurs until the second combustion engine driven generator G2 can generate power in the operation mode. Power is supplied to the ship 1 through 9. Thereby, the voltage level and frequency level of the electric power system 3 can be maintained even during the failure of the generator.

図3は、電力システム3のような電力システムの一部を形成する電力バックアップ装置10−1の一例を示す。バックアップ装置10−1は、バッテリユニット11、バッテリユニット11に接続可能なコンバータユニット9、およびコンバータユニット9に接続可能な回転変流機12を備える。一実施形態では、回転変流機12は、690V:11kV回転変流機である。   FIG. 3 shows an example of a power backup device 10-1 that forms part of a power system such as the power system 3. The backup device 10-1 includes a battery unit 11, a converter unit 9 that can be connected to the battery unit 11, and a rotary current transformer 12 that can be connected to the converter unit 9. In one embodiment, the rotary current transformer 12 is a 690V: 11kV rotary current transformer.

回転変流機12は、モータ15および発電機17を備える。回転変流機12は回転シャフト15−1すなわちロータを有する。回転シャフト15−1は、発電機17とモータ15の共通シャフトであるのが好ましい。よって、モータ15がコンバータユニット9を介して回転シャフト15−1を回転駆動させたとき、回転シャフト15−1は発電機17のステータにおける電流を誘導する。それにより発電機17は、船舶1およびそのスラスタに電力を供給する。   The rotary current transformer 12 includes a motor 15 and a generator 17. The rotary current transformer 12 has a rotary shaft 15-1, that is, a rotor. The rotating shaft 15-1 is preferably a common shaft for the generator 17 and the motor 15. Therefore, when the motor 15 rotates the rotary shaft 15-1 via the converter unit 9, the rotary shaft 15-1 induces a current in the stator of the generator 17. Thereby, the generator 17 supplies electric power to the ship 1 and its thruster.

一実施形態では、発電機17は同期発電機である。発電機は、特に、バス13およびモータ15に接続可能なMV同期発電機であってよい。一実施形態では、モータは誘導モータである。一実施形態では、モータ15はLV誘導モータである。MV同期発電機は、例えば11kVを供給するべく適合されたものでよく、LV誘導機は回転シャフト15−1を駆動するために690V入力端子を有するものであってよい。   In one embodiment, the generator 17 is a synchronous generator. The generator may in particular be an MV synchronous generator that can be connected to the bus 13 and the motor 15. In one embodiment, the motor is an induction motor. In one embodiment, the motor 15 is an LV induction motor. The MV synchronous generator may be adapted to supply, for example, 11 kV, and the LV induction machine may have a 690V input terminal for driving the rotating shaft 15-1.

電力バックアップ装置10−1は、回転変流機12に接続された自動電圧レギュレータ等の電圧レギュレータ19をさらに備えることができる。それによって、第1の燃焼機関駆動式発電機が故障したとき、または負荷の変動時でさえも、回転変流機12が一定の増幅レベルでバス電圧を交番させることが可能となる。   The power backup device 10-1 can further include a voltage regulator 19 such as an automatic voltage regulator connected to the rotary current transformer 12. This allows the rotating current transformer 12 to alternate the bus voltage at a constant amplification level even when the first combustion engine driven generator fails or even during load fluctuations.

電力システム13の通常動作では、バッテリユニット11は、バス13、回転変流機12、およびコンバータユニット9を介して充電される。あるいは、バッテリユニット11は他の手段を介して充電される。さらに、通常動作において電力バックアップ装置10−1はバス13に接続され、発電機17は第1の燃焼機関駆動式発電機G1と無効負荷を共有する。したがって、発電機17は、電圧制御の問題に起因する遮断を防ぐ助けとなる。   In normal operation of the power system 13, the battery unit 11 is charged via the bus 13, the rotary current transformer 12, and the converter unit 9. Alternatively, the battery unit 11 is charged via other means. Furthermore, in normal operation, the power backup device 10-1 is connected to the bus 13, and the generator 17 shares a reactive load with the first combustion engine driven generator G1. Thus, the generator 17 helps prevent interruptions due to voltage control problems.

コンバータユニット11は、モータ15のトルクを制御し、したがって回転速度を制御するために、直接トルク制御(DTC)の可変周波数ドライブ装置を備えることができる。   The converter unit 11 may comprise a direct torque control (DTC) variable frequency drive device to control the torque of the motor 15 and thus to control the rotational speed.

電力システムがその第2の動作状態になるような状況が発生した場合、例えば第1の燃焼機関駆動式発電機が遮断した場合には、コンバータユニット9が電力供給を開始するまで、船舶1に有効電力および無効電力の両方を供給する回転変流機12が、電力システムの電圧と周波数を、変動を生じさせることなく維持する。   When a situation occurs that causes the power system to enter its second operating state, for example, when the first combustion engine driven generator is shut off, the ship 1 is instructed until the converter unit 9 starts to supply power. A rotating current transformer 12 that supplies both active and reactive power maintains the voltage and frequency of the power system without causing fluctuations.

コンバータユニット9が可変周波数ドライブ装置を備える一実施形態では、周波数制御は、通常はドループモード時に生ずる可能性のある最低rpm値、典型的には60Hzの電力システムにおける57.6Hzに相当する96%に速度基準を設定することによって達成される。そしてコンバータユニット9は、発電機の遮断または大きな負荷変動のいずれかの結果として周波数がその設定値より低くなるとすぐに電力供給を開始する。本明細書に提示される電力システムは、60Hz以外の他の周波数でも利用できることに注意されたい。   In one embodiment where the converter unit 9 comprises a variable frequency drive device, frequency control is typically 96%, which corresponds to the lowest rpm value that can occur during the droop mode, typically 57.6 Hz in a 60 Hz power system. This is accomplished by setting a speed reference to The converter unit 9 then starts to supply power as soon as the frequency falls below its set value as a result of either shutting off the generator or large load fluctuations. Note that the power system presented herein can be used at other frequencies than 60 Hz.

いくつかのバスが並行して稼働することができる電力システムの構成の場合、例えば2分割バスモードのセミサブマーシブル型リグの場合は、実施形態によっては、周波数ドループを速度基準に適用して、各バスまたはバス分割領域のコンバータユニットを並行して稼働させることを可能とすることが想定されている。周波数ドループとは、回転変流機12の調速値が、回転変流機に対する負荷、典型的には能動電力負荷が大きくなるにつれて低下することを意味する。周波数ドループを用いて、発電機の共通速度制御を必要とすることなく、並行して稼働する発電機間での負荷分配を達成することができる。発電機の負荷と調速値との間の関係が予め定められており、通常動作において変化しない電力システムは、固定ドループ電力システムと呼ばれる。     In the case of a power system configuration in which several buses can operate in parallel, for example in the case of a semi-submersible rig in split bus mode, in some embodiments, frequency droop is applied to the speed reference, It is assumed that the converter units in the bus or bus division area can be operated in parallel. Frequency droop means that the speed regulation value of the rotary current transformer 12 decreases as the load on the rotary current transformer, typically the active power load, increases. Using frequency droop, load sharing between generators operating in parallel can be achieved without requiring common speed control of the generators. A power system in which the relationship between the generator load and the regulated value is predetermined and does not change during normal operation is called a fixed droop power system.

固定ドループ電力システムでは、コンバータユニットのドループ曲線を注意深く選択することによって追加の能力を達成できる。例えば、一実施形態では、コンバータユニットを、発電機に対する負荷が60%乃至80%であるときその電力を供給するように設計し、もってピーク負荷を削減し、燃焼機関駆動式発電機に対する十分な電力予備の維持を助ける形態を達成することができる。   In a fixed droop power system, additional capabilities can be achieved by carefully selecting the droop curve of the converter unit. For example, in one embodiment, the converter unit is designed to supply that power when the load on the generator is between 60% and 80%, thus reducing the peak load and sufficient for the combustion engine driven generator. A form that helps maintain power reserves can be achieved.

一実施形態では、可変周波数ドライブ装置に対する駆動トルクおよびブレーキトルクの限度を、基本設定に優先するPLCにおいて稼働可能なバッテリ管理アプリケーションによって制御することができる。PLCアプリケーションには、バッテリ電力により回転変流機を始動し、かつ電力システムとの同期をとるための機能を含めることもできる。燃焼機関によって制約を課されることなく、そのコスト、重量、および慣性モーメント(周波数ダイナミクス)を最適化するために回転変流機の定格速度をより自由に選択することができる。そのデューティサイクルが小さいことは、寸法を小型化しサイズや重量をさらに小さくできることを意味する。   In one embodiment, the drive torque and brake torque limits for the variable frequency drive device can be controlled by a battery management application that can run in the PLC overriding the basic settings. The PLC application can also include functions for starting the rotating current transformer with battery power and synchronizing with the power system. Without being constrained by the combustion engine, the rated speed of the rotary current transformer can be selected more freely to optimize its cost, weight, and moment of inertia (frequency dynamics). The small duty cycle means that the size can be reduced and the size and weight can be further reduced.

代替的な実施形態では、電力システムが電力バックアップ装置を有し、その電力バックアップ装置は、バッテリユニットと、バッテリユニットに接続可能なコンバータユニットと、バスに接続可能な変圧器(図示せず)とを備える。この実施形態では、コンバータユニットは変圧器の巻線の一方の側に接続可能であり、バスは変圧器の巻線の他方の側に接続可能である。変圧器は、例えば690V:11kV変圧器であってよい。それによって低電圧のコンバータユニットを中電圧バスに接続することができる。   In an alternative embodiment, the power system includes a power backup device that includes a battery unit, a converter unit connectable to the battery unit, and a transformer (not shown) connectable to the bus. Is provided. In this embodiment, the converter unit can be connected to one side of the transformer winding and the bus can be connected to the other side of the transformer winding. The transformer may be, for example, a 690V: 11kV transformer. Thereby, a low voltage converter unit can be connected to the medium voltage bus.

この実施形態では、コンバータユニットは、第1の燃焼機関駆動式発電機の突然の故障の際にそれがバスの電圧と周波数を維持するのを確実にするコントローラを備える。コントローラはまた、第1の動作状態、第2の動作状態、および第1の動作状態と第2の動作状態との間で遷移している間に、コンバータユニットによって供給される有効電力および無効電力の正確な制御を確実にするように構成される。   In this embodiment, the converter unit comprises a controller that ensures that it maintains the voltage and frequency of the bus in the event of a sudden failure of the first combustion engine driven generator. The controller also includes active power and reactive power supplied by the converter unit during the transition between the first operating state, the second operating state, and the first operating state and the second operating state. Configured to ensure accurate control of the.

あらゆる実施形態において、バッテリユニット9の容量は、例えば25〜75kWhの範囲において選択することができる。利用することができる比較的低い容量のバッテリユニットは、予備の燃焼機関駆動式発電機を始動させるのに必要な短い時間、典型的には1分未満の時間のためのものである。したがって、低い要求電力容量と短いデューティサイクルおよび高い電圧とを組み合わせることによって、それほど大きくないサイズのバッテリでピーク電力が満たされるようにすることができる。   In any embodiment, the capacity of the battery unit 9 can be selected, for example, in the range of 25-75 kWh. The relatively low capacity battery units that can be utilized are for the short time required to start a spare combustion engine driven generator, typically less than a minute. Thus, by combining a low required power capacity with a short duty cycle and a high voltage, the peak power can be satisfied with a battery of a modest size.

以上、本発明の概念についていくつかの実施形態を参照して説明してきた。しかし、当業者には容易に理解されるように、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の概念の範囲内で上述したもの以外の実施形態も同様に可能である。   The concept of the present invention has been described above with reference to some embodiments. However, as will be readily appreciated by those skilled in the art, other embodiments than those described above are equally possible within the scope of the inventive concept as defined in the appended claims.

電力システムの通常動作では、バッテリユニット11は、バス13、回転変流機12、およびコンバータユニット9を介して充電される。あるいは、バッテリユニット11は他の手段を介して充電される。さらに、通常動作において電力バックアップ装置10−1はバス13に接続され、発電機17は第1の燃焼機関駆動式発電機G1と無効負荷を共有する。したがって、発電機17は、電圧制御の問題に起因する遮断を防ぐ助けとなる。 In normal operation of the electric power system 3 , the battery unit 11 is charged via the bus 13, the rotary current transformer 12, and the converter unit 9. Alternatively, the battery unit 11 is charged via other means. Furthermore, in normal operation, the power backup device 10-1 is connected to the bus 13, and the generator 17 shares a reactive load with the first combustion engine driven generator G1. Thus, the generator 17 helps prevent interruptions due to voltage control problems.

Claims (12)

船舶(1)の自動船位保持のための電力システム(3)であって、該電力システム(3)は、
第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)、
第2の燃焼機関駆動式発電機(G2)、
バッテリユニット(11)、及び
前記バッテリユニット(11)から前記船舶(1)へ電力を供給するべく構成されたコンバータユニット(9)を備え、
前記電力システムの第1の動作状態においては、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)のみが、前記船舶(1)へ電力を供給するべく構成され、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)が不具合に陥っている第2の動作状態においては、前記第2の燃焼機関駆動式発電機(G2)が、前記船舶(1)へ電力を供給するべく構成され、前記コンバータユニット(9)は、前記第1の動作状態から前記第2の動作状態への遷移の間に前記船舶(1)へ電力を供給するべく構成される電力システム(3)。
A power system (3) for automatically maintaining the ship's position (1), the power system (3) comprising:
A first combustion engine driven generator (G1),
A second combustion engine driven generator (G2),
A battery unit (11), and a converter unit (9) configured to supply power from the battery unit (11) to the ship (1),
In the first operating state of the power system, only the first combustion engine driven generator (G1) is configured to supply power to the ship (1), the first combustion engine driven type. In the second operating state where the generator (G1) is in trouble, the second combustion engine driven generator (G2) is configured to supply power to the vessel (1), and the converter The unit (9) is a power system (3) configured to supply power to the vessel (1) during the transition from the first operating state to the second operating state.
前記第1の動作状態は、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)が通常動作モードの状態である、請求項1に記載の電力システム(3)。   The power system (3) according to claim 1, wherein the first operating state is a state in which the first combustion engine driven generator (G1) is in a normal operation mode. バス(13)を備え、前記第1の燃焼機関駆動式発電機(G1)および前記第2の燃焼機関駆動式発電機(G2)は、前記バス(13)に接続可能であり、前記コンバータユニット(9)は、前記バス(13)および前記バッテリユニット(11)に接続可能である、請求項1または2に記載の電力システム(3)。   The converter unit includes a bus (13), and the first combustion engine driven generator (G1) and the second combustion engine driven generator (G2) can be connected to the bus (13). The power system (3) according to claim 1 or 2, wherein (9) is connectable to the bus (13) and the battery unit (11). 回転変流機(10)を備え、前記コンバータユニット(9)は、前記回転変流機(10)を介して前記バス(13)に接続可能である、請求項3に記載の電力システム(3)。   The power system (3) according to claim 3, comprising a rotating current transformer (10), wherein the converter unit (9) is connectable to the bus (13) via the rotating current transformer (10). ). 前記回転変流機(10)は、前記回転変流機(10)の回転シャフト(15−1)を介して電気的に接続された、発電機(17)および誘導機(15)を備える、請求項4に記載の電力システム(3)。   The rotary current transformer (10) includes a generator (17) and an induction machine (15) electrically connected via a rotary shaft (15-1) of the rotary current transformer (10). The power system (3) according to claim 4. 前記発電機(17)はMV同期発電機である、請求項5に記載の電力システム(3)。   The power system (3) according to claim 5, wherein the generator (17) is an MV synchronous generator. 前記誘導機(15)はLV誘導機である、請求項5または6に記載の電力システム(3)。   The power system (3) according to claim 5 or 6, wherein the induction machine (15) is an LV induction machine. 前記誘導機(15)は前記コンバータユニット(9)に接続可能であり、前記発電機(17)は前記バス(13)に接続可能である、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の電力システム(3)。   8. The induction machine (15) according to any one of claims 5 to 7, wherein the induction machine (15) is connectable to the converter unit (9) and the generator (17) is connectable to the bus (13). Electric power system (3). 前記コンバータユニット(9)は、電力システム周波数が所定の閾値未満であるときに、前記船舶(1)に電力を供給するように適合されている、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電力システム(3)。   9. The converter unit (9) according to any one of the preceding claims, wherein the converter unit (9) is adapted to supply power to the vessel (1) when a power system frequency is below a predetermined threshold. Power system (3). 前記コンバータユニット(9)は、前記誘導モータ(15)の回転速度を制御するための可変周波数ドライブ装置を備える、請求項5乃至9のいずれか一項に記載の電力システム(3)。   The power system (3) according to any one of claims 5 to 9, wherein the converter unit (9) comprises a variable frequency drive device for controlling the rotational speed of the induction motor (15). 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の少なくとも2つの電力システム(3)と、少なくとも1つのバス連絡器(D)とを備える区分型電力システム(2)であって、前記少なくとも2つの電力システム(3)は、前記少なくとも1つのバス連絡器(D)によって接続可能である区分型電力システム(2)。   11. A partitioned power system (2) comprising at least two power systems (3) according to any one of claims 1 to 10 and at least one bus connector (D), the at least two The power system (3) is a segmented power system (2) connectable by the at least one bus connector (D). 請求項11に記載の区分型電力システム(2)を備える船舶(1)。   Ship (1) comprising a segmented power system (2) according to claim 11.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052815A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 대우조선해양 주식회사 Power control device and method for offshore plant
JP2018140773A (en) * 2017-02-06 2018-09-13 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー Power supply system for vessel or electric power plant
JP2018160998A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社神戸製鋼所 Power generating system
CN112566841A (en) * 2018-06-18 2021-03-26 韩国造船海洋株式会社 Ship using low-voltage power distribution

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3030484B1 (en) * 2013-08-06 2023-05-24 Kongsberg Maritime AS Dynamic positioning vessel
US9154067B2 (en) 2013-12-19 2015-10-06 Kohler Co. Torque sharing on paralleled generators
US9755458B2 (en) 2013-12-19 2017-09-05 Kohler, Co. Bus recovery after overload
CN104037927B (en) * 2014-04-22 2017-02-15 上海南车汉格船舶工程有限公司 Marine electric power system capable of supplying power by hybrid power source
US9745038B2 (en) 2014-07-11 2017-08-29 General Electric Company DC power system for marine applications
US9834324B2 (en) 2014-11-05 2017-12-05 The Boeing Company Thrust apparatuses, systems, and methods
CN105743083B (en) * 2014-12-12 2018-12-04 浙江国华浙能发电有限公司 The method and ECS control system of power transmission are carried out to the ship that pulls in shore
EP3248256A1 (en) * 2015-01-23 2017-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Distribution of electric energy on a vessel
US10008854B2 (en) 2015-02-19 2018-06-26 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control
CN106300407B (en) * 2015-05-26 2020-03-17 通用电气公司 Power generation system
CN108431712B (en) * 2015-12-18 2021-08-27 Abb瑞士股份有限公司 Control system for operating a vehicle
EP3203601A1 (en) * 2016-02-08 2017-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Power control system
KR101924224B1 (en) 2016-08-31 2018-12-03 삼성중공업 주식회사 Ship
CN106542075B (en) * 2016-10-17 2018-05-01 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) A kind of Electrical Propulsion Ship brake control method
CN106672193B (en) * 2016-10-28 2018-11-13 上海电气富士电机电气技术有限公司 A kind of ship power supply failure self-balancing system and its method
DK3607633T3 (en) * 2017-04-07 2021-09-06 Siemens Energy AS Distribution of electrical energy on a vessel
CN108054752A (en) * 2017-12-15 2018-05-18 广新海事重工股份有限公司 A kind of enhanced second motive force positioning ship NETWORK STRUCTURE PRESERVING POWER SYSTEM design method
JP7158156B2 (en) * 2018-02-21 2022-10-21 三菱造船株式会社 ship power generation system
KR102251779B1 (en) * 2019-11-12 2021-05-13 주식회사 에디슨전기 Ess linked power supply control system for ship
US11964747B2 (en) 2020-02-06 2024-04-23 Trygve Johannes Økland Fully integrated hybrid power generation system for a vessel
US11628916B1 (en) * 2021-10-18 2023-04-18 Fourth Tack LLC Integrated system for producing electrical power for ship propulsion using modularized fuel storage and fuel containers

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040117077A1 (en) * 2001-01-02 2004-06-17 Jens Kahle Electrical system for a ship
JP2010070185A (en) * 2008-09-05 2010-04-02 General Electric Co <Ge> System and method for providing uninterruptible power supply to ship-service bus of large-sized marine vessel
EP2243700A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-27 Rolls-Royce Marine AS Redundant thruster system
JP2010537890A (en) * 2007-09-06 2010-12-09 ワルトシラ フィンランド オサケユキチュア Structure and method for improving load responsiveness in marine vessels

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3129928A1 (en) 1981-07-29 1983-02-24 Anton Piller GmbH & Co KG, 3360 Osterode ROTATING TRANSFORMER
DE3628137A1 (en) 1986-08-19 1988-02-25 Bbc Brown Boveri & Cie Wind power installation (system)
ES2233979T3 (en) * 1995-10-31 2005-06-16 General Electric Company PROCEDURE AND ASynchronous CONVERTER APPARATUS FOR THE GENERATION OF HYDROELECTRIC ENERGY WITH VARIABLE SPEED TURBINE.
CN1069767C (en) * 1995-11-25 2001-08-15 姜贵福 Computer for display of memory data cell
CN1235403A (en) * 1998-05-12 1999-11-17 三星电子株式会社 Rotatable inverter
JP2003052132A (en) 2001-08-03 2003-02-21 Sumitomo Electric Ind Ltd Operation method for power supply system
CN1523727A (en) * 2003-09-09 2004-08-25 刘宝生 AC-DC-AC power network parallel operation rotary inverter
US20050200205A1 (en) 2004-01-30 2005-09-15 Winn David W. On-site power generation system with redundant uninterruptible power supply
DE102004016034A1 (en) 2004-03-30 2005-10-20 Alstom Technology Ltd Baden Electrical system for coupling a power supply network and a central DC voltage line and method for operating such a system
US8049358B2 (en) * 2007-10-15 2011-11-01 Converteam Technology Ltd Marine power distribution and propulsion systems
PL2225118T3 (en) * 2007-12-12 2017-05-31 Foss Maritime Company Hybrid propulsion systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040117077A1 (en) * 2001-01-02 2004-06-17 Jens Kahle Electrical system for a ship
JP2010537890A (en) * 2007-09-06 2010-12-09 ワルトシラ フィンランド オサケユキチュア Structure and method for improving load responsiveness in marine vessels
JP2010070185A (en) * 2008-09-05 2010-04-02 General Electric Co <Ge> System and method for providing uninterruptible power supply to ship-service bus of large-sized marine vessel
EP2243700A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-27 Rolls-Royce Marine AS Redundant thruster system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052815A1 (en) * 2014-10-02 2016-04-07 대우조선해양 주식회사 Power control device and method for offshore plant
JP2018140773A (en) * 2017-02-06 2018-09-13 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー Power supply system for vessel or electric power plant
JP7382700B2 (en) 2017-02-06 2023-11-17 マン・エナジー・ソリューションズ・エスイー Voltage supply system for ships or power plants
JP2018160998A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 株式会社神戸製鋼所 Power generating system
CN112566841A (en) * 2018-06-18 2021-03-26 韩国造船海洋株式会社 Ship using low-voltage power distribution
JP2021528310A (en) * 2018-06-18 2021-10-21 コリア シップビルディング アンド オフショア エンジニアリング カンパニー リミテッド Vessels to which low-voltage power distribution is applied
JP7236474B2 (en) 2018-06-18 2023-03-09 コリア シップビルディング アンド オフショア エンジニアリング カンパニー リミテッド Ships with low voltage distribution applied
CN112566841B (en) * 2018-06-18 2024-03-19 韩国造船海洋株式会社 Ship using low-voltage power distribution

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